قائمة طعام
في الزراعة الحديثة ذات البيئة الخاضعة للرقابة، أصبح التنظيم الدقيق لظروف الإضاءة وسيلة مهمة لتحسين جودة المحاصيل وتقليل تراكم المواد الضارة.
الإنارة بالصمام المضيء، مع طيفها القابل للضبط وكفاءة استخدام الطاقة، أظهرت إمكانات كبيرة في مجال إضاءة نمو النبات. تركز هذه المقالة على استكشاف كيفية تأثير جودة ضوء LED على النباتات، وخاصة محتوى النترات في محاصيل الخضروات.
يتضمن تراكم النترات في الخضروات عمليات فسيولوجية معقدة، بما في ذلك امتصاص وتقليل استيعاب نترات النيتروجين، وهي عملية تنظمها ظروف الإضاءة.
تقوم النباتات باختزال نترات النتروجين إلى أمونيا من خلال عمل الإنزيمات الرئيسية مثل إنزيم اختزال النترات، الذي يشارك بشكل أكبر في تخليق الأحماض الأمينية وتحويلها. تعمل هذه الأحماض الأمينية كركائز لتخليق البروتين، وبناءً على هذا الأساس، تخضع البروتينات للتعديل والتصنيف والنقل والتخزين، وتشكل معًا أساس أنشطة الحياة النباتية.
ولا يؤثر التراكم المفرط على القيمة الغذائية للأغذية فحسب، بل قد يشكل أيضًا تهديدات محتملة على صحة الإنسان. كشفت الأبحاث العلمية أن جودة الضوء عند أطوال موجية مختلفة لها تأثيرات تنظيمية كبيرة على عمليات استقلاب نيتروجين الكربون في النبات، حيث يكون الضوء الأحمر والأزرق بالغ الأهمية بشكل خاص.
بعد ذلك، سوف نستكشف كيف تعمل مصادر ضوء LED بنسب وأطوال موجية مختلفة على تقليل محتوى النترات في الخضروات بشكل فعال عن طريق ضبط نشاط اختزال النترات، والتأثير على امتصاص النيتروجين واستيعابه في النباتات، بالإضافة إلى تراكم الكربوهيدرات ومضادات الأكسدة ذات الصلة.
يتجلى تأثير جودة الضوء على استقلاب نيتروجين الكربون النباتي على مستويات متعددة، حيث يكون للأطوال الموجية المختلفة للضوء تأثيرات تنظيمية كبيرة على البناء الضوئيوامتصاص النيتروجين وتحويله والاستفادة منه في النباتات.
ضوء أحمر (الطول الموجي في حدود 600-700 نانومتر تقريبًا) يعزز النباتات’ معدل التمثيل الضوئي.
يتم امتصاصه بكفاءة بواسطة الكلوروفيل وتحويله إلى طاقة كيميائية، وبالتالي تعزيز استيعاب ثاني أكسيد الكربون أثناء تثبيت الكربون وزيادة تراكم الكربوهيدرات في أنسجة النبات.
عادة ما تحتوي النباتات المزروعة في بيئة الضوء الأحمر على نسبة أعلى من الكربوهيدرات، وهو أمر مفيد لنمو النبات وتراكم الكتلة الحيوية.
ضوء أزرق (الطول الموجي في حدود 400-500 نانومتر تقريبًا) له تأثير أكثر وضوحًا على استقلاب النيتروجين النباتي.
يمكن أن يؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على نشاط الإنزيمات الرئيسية مثل اختزال النترات، وبالتالي تعزيز اختزال النترات إلى الأمونيا، وزيادة توافر مصادر الأمونيا للنباتات.
يحفز الضوء الأزرق أيضًا امتصاص النيتروجين واستيعابه في النباتات، مما يعزز استقلاب النيتروجين النباتي، وبالتالي يؤثر على تخليق الأحماض الأمينية والبروتينات.
يمكن لمزيج الضوء الأحمر والأزرق أن ينظم بشكل أكثر فعالية توازن الكربون والنيتروجين في النباتات.
يعزز الضوء الأحمر في المقام الأول تراكم الكربوهيدرات، بينما يلعب الضوء الأزرق دورًا في استقلاب النيتروجين.
عندما يعمل كلا الضوءين معًا، يمكنهم تنظيم مسارات التمثيل الغذائي داخل النباتات، مما يضمن تخصيصًا واستخدامًا أكثر عقلانية لموارد الكربون والنيتروجين، وبالتالي تعزيز كفاءة نمو النبات وجودة المنتج.
يمكن للضوء الأزرق أن يعزز بشكل غير مباشر استيعاب النيتروجين ونقله من خلال التأثير على شدة تنفس النبات، مثل تعزيز التنفس الداكن للميتوكوندريا وضبط نشاط الإنزيم في تحلل السكر ودورة حمض ثلاثي الكربوكسيل، وبالتالي تعزيز نشاط الإنزيمات المرتبطة باستقلاب النيتروجين بشكل غير مباشر، وبالتالي التأثير على استيعاب ونقل النيتروجين.
في تجربة أجراها تشي لياندونغ وآخرون. وفي عام 2007، تم استخدام مصابيح الفلورسنت الملونة لتوفير مصادر الضوء الأحمر والأزرق والأصفر، وتمت دراسة تأثيرات الصفات الضوئية المختلفة على محصول السبانخ وتراكم النترات.
وأشارت الدراسة إلى أنه بالمقارنة مع الضوء الأبيض والأصفر، على الرغم من أن الكتلة الحيوية لم تكن عالية تحت العلاج بالضوء الأحمر، إلا أنها فضلت تكوين وتراكم المادة الجافة والكربوهيدرات. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يمكن أن يقلل من محتوى النترات.
في دراسة أجراها Urbonaviciute وآخرون. في عام 2007، باستخدام مصابيح الفلورسنت كعنصر تحكم، تم دراسة تأثيرات تركيبات ضوء LED المختلفة على نمو الخس ومحتوى النترات. تضمنت التركيبات التي تم اختبارها 92% ضوء أحمر LED (640 نانومتر) + 8% ضوء قريب من الأشعة فوق البنفسجية، 86% ضوء أحمر LED + 14% ضوء أزرق LED، و90% ضوء أحمر LED + 10% ضوء أخضر.
أظهر العلاج باستخدام الضوء الأحمر LED بنسبة 86% + الضوء الأزرق LED بنسبة 14% محتوى سكر أعلى بكثير مقارنة بالمجموعتين الأخريين والمجموعة الضابطة. ومع ذلك، كان محتوى السكر في المجموعتين الأخريين أقل بكثير من ذلك في المجموعة الضابطة.
كان محتوى النترات في المعاملات الثلاث أقل من السيطرة بنسبة 15% إلى 20%. يلعب الضوء الأحمر دورًا حاسمًا في تحفيز إنزيم اختزال النترات، في حين أن مزيج الضوء الأحمر والأزرق يعزز امتصاص النيتروجين واستيعابه في النباتات.
من خلال تحسين جودة الضوء، يمكن تقليل محتوى النترات بنسبة تزيد عن 20%. ومع ذلك، لم يكن هناك اختلاف كبير في محتوى النترات بين المجموعات الثلاث، مما يشير إلى أن الضوء الأحمر قد يلعب الدور الأساسي في تقليل مستويات النترات.
آثار صفات الإضاءة المختلفة على جودة الخس وامتصاص العناصر الغذائية
جودة الضوء | محتوى ASA (ملجم / كجم) | محتوى النترات (ملجم / كجم) | الكالسيوم (ملجم / جم) | المغنيسيوم (ملغ / ز) | البوتاسيوم (ملغم / جم) |
مصابيح الفلورسنت البيضاء | 100.25 أ | 3500 أ | 8.42ب | 3.61 أ | 74.7a |
الصمام الأحمر | 79.00ب | 2350 ب | 8.37b | 3.69a | 75.77a |
الصمام الأزرق | 93.25b | 3710 أ | 9.88 أ | 3.48 أ | 72.48 أ |
أحمر + أزرق | 103.25 أ | 2174 ب | 8.36b | 3.72a | 78.32a |
بمقارنة البيانات التجريبية، يتضح من الرسم البياني أن معالجة الضوء الأحمر LED خفضت بشكل كبير محتوى ASA في مجموعة الخس ذات الأوراق السائبة التي تم اختبارها مقارنة بالتحكم. لم يؤثر الضوء الأزرق LED والضوء الأحمر والأزرق LED على محتوى AsA.
بالمقارنة مع التحكم، أدى العلاج بالضوء الأحمر LED إلى تقليل محتوى النترات بشكل كبير في صنف الخس ذو الأوراق السائبة الذي تم اختباره، في حين لم يؤثر الضوء الأزرق LED على محتوى النترات في الخس.
أدت المعالجة بالضوء الأحمر LED أيضًا إلى انخفاض محتوى الكالسيوم في أوراق الصنف المختبر مقارنة بالتحكم، على الرغم من أن الفرق لم يكن كبيرًا.
وصل محتوى الكالسيوم في أوراق الخس السائبة إلى الحد الأقصى تحت المعالجة بالضوء الأزرق LED، وهو أعلى بكثير من السيطرة، في حين أن محتوى الكالسيوم في أوراق الصنف الذي تم اختباره تحت المعالجة بالضوء الأحمر والأزرق LED لم يظهر أي فرق مقارنة بالمجموعة الضابطة. يتحكم.
لم يكن لأنواع ضوء LED المختلفة أي تأثير معنوي على المحتوى الكلي للمغنيسيوم والبوتاسيوم في الأوراق.
سامولين وآخرون. (2011) أجرى دراسة حول تأثير الإضاءة التكميلية LED على ثلاثة أصناف من الخس المزروعة تحت مصابيح الصوديوم عالية الضغط (16-ح) في الدفيئة.
قبل ثلاثة أيام من الحصاد، أدت الإضاءة التكميلية باستخدام الضوء الأحمر LED 638 نانومتر 300 ميكرومول/م2 لمدة 16 ساعة إلى خفض محتوى النترات بشكل كبير في الخس الأحمر والأخضر الفاتح بنسبة 56.2% و20.0% على التوالي، ولكنها زادت محتوى النترات في الخس الأخضر الفاتح بمقدار 6 مرات .
أدت الإضاءة التكميلية LED إلى زيادة إجمالي محتوى الفينول (52.7٪ و 14.5٪) والقدرة على التخلص من الجذور الحرة (2.7٪ و 16.4٪) في الخس الأحمر والأخضر الفاتح، على التوالي، ولكنها انخفضت في الخس الأخضر. بعد المعالجة، زاد محتوى ASA فقط في الخس الأحمر بشكل ملحوظ (63.3%).
باختصار، تشير الأبحاث حول تأثير جودة ضوء LED على محتوى النترات النباتية إلى تشبيه مباشر: تعمل الألوان المختلفة لمصابيح LED مثل المكونات المختلفة في خطة الوجبات الغذائية المخصصة للنباتات، ولكل منها تأثيرات فريدة على النمو وتكوين العناصر الغذائية.
ومن المثير للاهتمام أن المزيج المناسب من الضوء الأحمر والأزرق يشبه طبقًا مصنوعًا بعناية، والذي يمكن أن يحفز النباتات بشكل أكثر كفاءة على تقليل محتوى النترات.
ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بمهمة تقليل محتوى النترات، يبدو أن الضوء الأحمر يأخذ زمام المبادرة. علاوة على ذلك، فإن الصفات الضوئية المختلفة لها تأثيرات مميزة على المكونات الغذائية الأخرى في النباتات، مثل محتوى فيتامين C (حمض الأسكوربيك)، والكالسيوم، والمغنيسيوم، والبوتاسيوم.
يشير هذا إلى أن اختيار جودة الإضاءة هو في الواقع مسألة فنية، وتتطلب تعديلات مرنة بناءً على الاحتياجات المحددة للمحطة.
بناءً على البيانات التجريبية المذكورة أعلاه، فإن تأثير الضوء الأحمر على قدرة الخس المضادة للأكسدة يكشف عن تأثير جودة الضوء على عمليات التمثيل الغذائي الفسيولوجي للنبات.
ومع ذلك، فإن تأثير مكملات الضوء الأحمر يختلف باختلاف الصنف، حيث يتم تحديد حساسية كل صنف لبيئة الضوء من خلال مستوى تراكم المواد المضادة للأكسدة في أوراق الخس.
أما بالنسبة لتطبيق الإضاءة التكميلية LED، فهو يشبه تزويد النباتات بتدريبات القوة. خاصة مع مكملات الضوء الأحمر، يمكن أن تقلل بشكل فعال محتوى النترات في بعض أصناف الخس قبل الحصاد مع تعزيز القدرة المضادة للأكسدة.
إلا أن هذا لا ينطبق على جميع الأصناف، مما يدل على أن النباتات’ تختلف متطلبات البيئة الضوئية حسب خصائصها.
لذلك، بشكل عام، فإن استخدام مصادر ضوء LED ذات صفات الإضاءة المختلفة يسمح لنا ليس فقط بتنظيم محتوى النترات في النباتات ولكن أيضًا تحسين الجودة الشاملة والمحتوى الغذائي للنباتات من خلال تحسين بيئة الإضاءة.
وهذا بلا شك يوفر للزراعة الحديثة أداة جديدة أخرى ونهجًا جديدًا للإدارة الدقيقة.
بدءًا من تخطيط الإضاءة المخصص وحتى عروض الأسعار المخصصة وكل شيء بينهما، فإن فريقنا من خبراء البستنة على استعداد دائمًا للمساعدة.
نحن مصنعون محترفون لمصابيح LED للنباتات، ملتزمون باستخدام التكنولوجيا لتعزيز أقصى إمكانات المصباح، وزيادة الفوائد للمزارعين بشكل مستمر، وتوفير الطاقة لكوكب الأرض.
